ANTENA SUBMARINA CON AL MENOS UN HIDRÓFONO Y CON UN CIRCUITO DE AMPLIFICACIÓN ELÉCTRICO ASOCIADO AL HIDRÓFONO.

Antena submarina con al menos un hidrófono (10) y con un circuito de amplificación eléctrico (11) simétrico,

asociado al hidrófono (10), cuyo circuito presenta dos amplificadores de carga (12) iguales, respectivamente, con una enterada de amplificación inversora y una entrada de amplificador no inversora, cuyas dos entradas de amplificador del mismo tipo están conectadas en potencial cero y dos entradas de amplificador del mismo tipo están conectadas en el hidrófono (10), caracterizada porque el hidrófono (10) presenta dos elementos transductores electroacústicos (17, 18) conectados en serie y porque la conexión (19) entre los elementos transductores (17, 18) están colocados en potencial cero

Tipo: Patente Europea. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: E02027737.

Solicitante: ATLAS ELEKTRONIK GMBH.

Nacionalidad solicitante: Alemania.

Dirección: SEBALDSBRUCKER HEERSTRASSE 235 28305 BREMEN ALEMANIA.

Inventor/es: KRUGER, SIEGFRIED, Wittschief,Norbert.

Fecha de Publicación: .

Fecha Solicitud PCT: 11 de Diciembre de 2002.

Clasificación PCT:

  • B06B1/06 SECCION B — TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES.B06 PRODUCCION O TRANSMISION DE VIBRACIONES MECANICAS, EN GENERAL.B06B PRODUCCION O TRANSMISION DE VIBRACIONES MECANICAS EN GENERAL (para las aplicaciones particulares, ver las subclases correspondientes, p. ej. B07B 1/40, B22C 19/06, B23Q 17/12, B24B 31/06, E01C 19/22; medida de vibraciones mecánicas o de ondas ultrasonoras, sonoras o infrasonoras G01H; sistemas que utilizan la reflexión o la rerradiación de ondas acústicas G01S 15/00; producción de energía sísmica para la prospección G01V 1/02; control de las vibraciones mecánicas G05D 19/00; procedimientos o dispositivos para transmitir, conducir o dirigir el sonido, en general G10K 11/00; síntesis de ondas acústicas G10K 15/02; elementos piezoeléctricos, electroestrictivos o magnetoestrictivos H01L 41/00; motores con imán, inducido o sistema de bobina vibrantes H02K 33/00; motores que utilizan el efecto piezoeléctrico, la electroestrición o la magnetoestrición H02N 2/00; producción de oscilaciones eléctricas H03B; resonadores electromecánicos como elementos de circuitos resonantes H03H; altavoces, micrófonos, cabezas de lectura para gramófonos o transductores acústicos electromecánicos análogos H04R). › B06B 1/00 Métodos o aparatos para producir vibraciones mecánicas de frecuencia infrasonora, sonora o ultrasonora. › que funcionan por efecto piezoeléctrico o por electrostricción (dispositivos piezoeléctricos o electrostrictivos en sí H01L 41/00).
  • G01V1/18 SECCION G — FISICA.G01 METROLOGIA; ENSAYOS.G01V GEOFISICA; MEDIDA DE LA GRAVITACION; DETECCION DE MASAS U OBJETOS; MARCAS O ETIQUETAS DE IDENTIFICACION (medios para indicar dónde se encuentran personas sepultadas accidentalmente, p. ej. por la nieve A63B 29/02). › G01V 1/00 Sismología; Prospección o detección sísmica o acústica. › Elementos receptores, p. ej. sismógrafos, geófonos.
  • H03F3/45 SECCION H — ELECTRICIDAD.H03 CIRCUITOS ELECTRONICOS BASICOS.H03F AMPLIFICADORES (medidas, ensayos G01R; amplificadores ópticos paramétricos G02F; circuitos con tubos de emisión secundaria H01J 43/30; másers, lásers H01S; amplificadores dinamoeléctricos H02K; control de la amplificación H03G; dispositivos para el acoplamiento independientes de la naturaleza del amplificador, divisores de tensión H03H; amplificadores destinados únicamente al tratamiento de impulsos H03K; circuitos repetidores en las líneas de transmisión H04B 3/36, H04B 3/58; aplicaciones de amplificadores de voz a las comunicaciones telefónicas H04M 1/60, H04M 3/40). › H03F 3/00 Amplificadores que tienen como elementos de amplificación solamente tubos de descarga o solamente dispositivos de semiconductores. › Amplificadores diferenciales.

Clasificación antigua:

  • B06B1/06 B06B 1/00 […] › que funcionan por efecto piezoeléctrico o por electrostricción (dispositivos piezoeléctricos o electrostrictivos en sí H01L 41/00).
  • G01V1/18 G01V 1/00 […] › Elementos receptores, p. ej. sismógrafos, geófonos.

Países PCT: Austria, Bélgica, Suiza, Alemania, Dinamarca, España, Francia, Reino Unido, Grecia, Italia, Liechtensein, Luxemburgo, Países Bajos, Suecia, Mónaco, Portugal, Irlanda, Eslovenia, Finlandia, Rumania, Chipre, Lituania, Letonia, Ex República Yugoslava de Macedonia, Albania.

PDF original: ES-2374883_T3.pdf

 


Fragmento de la descripción:

Antena submarina con al menos un hidrófono y con un circuito de amplificación eléctrico asociado al hidrófono. La invención se refiere a una antena submarina del tipo definido en el preámbulo de la reivindicación 1. Las antenas submarinas del tipo de construcción actual para la recepción de sonido presentan una pluralidad de transductores electroacústicos designados como hidrófonos, que está agrupados en una matriz. Las antenas submarinas del tipo de construcción conocido son bases cilíndricas, matrices de flancos, bases PRS, bases de intercepción, etc. A continuación del hidrófobo está conectado un circuito de amplificación para la amplificación de las señales eléctricas de salida de los hidrófonos. Un circuito de amplificación eléctrica conocido (DE 100 47 396 A1 o bien US 4 241 428 o US 5 625 320) está constituido simétricamente y presenta dos amplificadores de carga iguales, a continuación de los cuales está conectado un amplificador de tensión con amplificación de tensión conmutable en fases. Los amplificadores de carga están colocados en potencial cero con sus entradas de amplificador no inversoras y están conectados con sus entradas inversoras en el hidrófobo. Como amplificadores de carga se utilizan los llamados amplificadores de carga silenciosos, como se ofrecen, por ejemplo, por la Firma Analog Devices, www.analog.com, bajo la designación de tipo AD 745. Un amplificador de carga de este tipo presenta una sensibilidad de carga alta y un ruido reducido de la corriente y de la tensión y, por lo tanto, es especialmente adecuado para hidrófonos, que suministran solamente una corriente de carga reducida. La invención se basa en el problema de modificar una antena submarina del tipo mencionado al principio de tal manera que exista la posibilidad de influir sobre el ruido propio de los amplificadores de carga en la antena submarina, para poder reducirlo. El problema se soluciona de acuerdo con la invención por medio de las características indicadas en la reivindicación 1. La antena submarina de acuerdo con la invención tiene la ventaja de que los hidrófonos presentan una conexión central, que se encuentra en potencial cero o en masa (Ground) entre dos elementos transductores electroacústicos y de esta manera los amplificadores de carga conectados a continuación presentan una capacidad conectada a potencial cero. De esta manera se puede compensar ahora cada amplificador de carga a través de la conexión de las entradas del amplificador con un miembro-RC dimensionado de forma correspondiente, que está adaptado a la impedancia de la fuente respectiva, en decir, en este caso a la impedancia del elemento transductor conectado. Un amplificador de carga compensado tiene, en oposición a un amplificador de carga no compensado, especialmente en la zona de capacidades pequeñas, como presentan los hidrófonos, un ruido sólo reducido de la tensión. Las formas de realización convenientes de la antena submarina de acuerdo con la invención con desarrollos y configuraciones ventajosas de la invención se deducen a partir de las otras reivindicaciones De acuerdo con una forma de realización preferida de la invención, cada elemento transductor de al menos un hidrófobo está constituido por una semicáscara esférica de material piezoeléctrico polarizado, cuyas superficies interior y exterior de la cáscara están ocupadas, respectivamente, con un electrodo. Las dos semicáscaras esféricas están polarizadas en sentido opuesto y están ensambladas a lo largo de su borde de las cáscaras, bajo la intercalación de un aislamiento eléctrico, para formar una esfera hueca. Los dos electrodos exteriores de las semicáscaras esféricas están colocados en potencial cero, y los dos electrodos interiores de las dos semicáscaras esféricas están conectados, respectivamente, a través de una línea de alimentación en cada caso en uno de los amplificadores de carga. A través de esta estructura constructiva del hidrófono formado por dos semicáscaras esféricas y la conexión descrita de los electrodos, los electrodos exteriores de las dos semicáscaras esféricas se encuentran en masa y forman al mismo tiempo un blindaje del hidrófono contra radiaciones eléctricas perturbadoras en el medio ambiente. Para poder contactar con los electrodos interiores de las dos semicáscaras esféricas, de acuerdo con una forma de realización ventajosa de la invención, al menos una semicáscara esférica presenta un taladro radial, a través del cual están guiadas las líneas de alimentación hacia los electrodos interiores. En este caso, de manera alternativa, ambas líneas de alimentación pueden ser conducidas a través de un único taladro radial o en cada semicáscara esférica se puede prever un taladro radial para una línea de alimentación. De acuerdo con una forma de realización alternativa de la invención, para cada elemento transductor electroacústico del hidrófobo se utiliza una esfera hueca, que está compuesta por dos semicáscaras de esfera de material piezoeléctrico polarizado bajo la intercalación de un aislamiento y cuyas superficies de las cáscaras están ocupadas en el interior y en el exterior, respectivamente, con un electrodo. Si las dos semicáscaras de la esfera están polarizadas en sentido opuesto, entonces los dos electrodos interiores en cada esfera hueca están en contacto entre sí y un electrodo exterior sobre una semicáscara de una de las esferas huecas y un electrodo exterior sobre la semicáscara de la esfera polarizada en sentido opuesto de la otra esfera hueca están colocados conjuntamente en 2 E02027737 02-01-2012   potencial cero o masa, mientras que los electrodos interiores y exteriores restantes sobre las dos esferas huecas están conectados, respectivamente, en una de las entradas de los dos amplificadores de carga. Una forma de realización de este tipo de los elementos transductores electroacústicos del hidrófono tiene la ventaja de que se evitan taladros en las esferas huecas a través de la conducción de una línea de alimentación hacia los electrodos interiores. A través del circuito en serie obtenido de esta manera de dos elementos transductores electroacústicos, que presentan, respectivamente, dos semicáscaras de esfera, el hidrófobo tiene, en efecto, solamente la mitad de la capacidad que el hidrófobo formado por una única esfera hueca con dos semicáscaras esféricas, pero presenta a tal fin de manera ventajosa una sensibilidad más alta a la tensión. Pero a través de la compensación posible de acuerdo con la invención de los amplificadores de carga, la capacidad reducida no tiene ninguna repercusión sobre su ruido de la corriente y de la tensión. De acuerdo con una forma de realización alternativa de la invención, para cada elemento transductor electroacústico del hidrófobo reutiliza una esfera hueca, que está compuesta por dos semicáscaras esféricas de material piezoeléctrico polarizado bajo la intercalación de un aislamiento y cuyas superficies de las cáscaras están ocupadas en el interior y en el exterior, respectivamente, con un electrodo. Las dos semicáscaras esféricas están polarizadas en sentido opuesto y los electrodos exteriores de las dos esferas huecas están colocados en potencial cero, mientras que los electrodos interinos de una de las esferas huecas y el electrodo interior de la otra esfera hueca están conectados, respectivamente, en uno de los dos amplificadores de la carga. A través del circuito paralelo obtenido de esta manera de do elementos transductores electroacústicos, que presentan en cada caso dos semicáscaras esféricas, este hidrófobo tiene doble capacidad que el hidrófobo formado por una única esfera hueca con dos semicáscaras esféricas y, además, está blindado todavía a través de los electrodos exteriores puestos a masa de las esferas huecas contra radiaciones eléctricas perturbadoras en el medio ambiente. No obstante, en una semicáscara respectiva de las dos esferas huecas debe preverse un taladro para el paso de una línea de conexión hacia los dos electrodos interiores. La invención se describe en detalle a continuación con la ayuda de ejemplos de realización representados en el dibujo. En este caso: La figura 1 muestra un diagrama de conexiones de una disposición de circuito de un hidrófono con un circuito de amplificación eléctrica, simétricos asociado a éste. La figura 2 muestra de forma esquemática una sección transversal del hidrófobo de la figura 1. La figura 3 muestra de forma esquemática una sección transversal de un hidrófobo modificado de la figura 1. La figura 4 muestra un diagrama equivalente de los hidrófonos de las figuras 2 y 3. La figura 5 muestra una sección transversal de un hidrófono de la figura 1 de acuerdo con otro ejemplo de realización. La figura 6 muestra un diagrama equivalente del hidrófono de la figura 5. La figura... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1.- Antena submarina con al menos un hidrófono (10) y con un circuito de amplificación eléctrico (11) simétrico, asociado al hidrófono (10), cuyo circuito presenta dos amplificadores de carga (12) iguales, respectivamente, con una enterada de amplificación inversora y una entrada de amplificador no inversora, cuyas dos entradas de amplificador del mismo tipo están conectadas en potencial cero y dos entradas de amplificador del mismo tipo están conectadas en el hidrófono (10), caracterizada porque el hidrófono (10) presenta dos elementos transductores electroacústicos (17, 18) conectados en serie y porque la conexión (19) entre los elementos transductores (17, 18) están colocados en potencial cero. 2.- Antena submarina de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizada porque entre cada una de las entradas del amplificador conectadas en potencial cero de los amplificadores de carga (12) y el potencial cero está dispuesto un miembro-RC (16) para la compensación de cada uno de los dos amplificadores de carga (12). 3.- Antena submarina de acuerdo con la reivindicación 1 ó 2, caracterizada porque los elementos transductores (17, 18) del al menos un hidrófono (10) presentan una capacidad al menos aproximadamente igual. 4.- Antena submarina de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizada porque cada elemento transductor electroacústico (17, 18) del al menos un hidrófono (10) está constituido por una semicáscara esférica (21, 22) de material piezoeléctrico radialmente polarizado, cuyas superficies interior y exterior de la cáscara están ocupadas, respectivamente, con un electrodo (211, 212, 211, 222), porque las dos semicáscaras esféricas (21, 22) están polarizadas en sentido opuesto y están ensambladas a lo largo de su borde de las cáscaras, bajo la intercalación de un aislamiento eléctrico (23), para formar una esfera hueca (20) y porque los dos electrodos internos (211, 221) de las semicáscaras esféricas (21, 22) están conectados, respectivamente, a través de una línea de conexión (25, 26), respectivamente, en uno de los amplificadores de carga (12). 5.- Antena submarina de acuerdo con la reivindicación 4, caracterizada porque las líneas de conexión (25, 26) están conducidas a través de un taladro radial (24) en una de las semicáscaras esféricas (22). 6.- Antena submarina de acuerdo con la reivindicación 4, caracterizada porque cada una de las dos semicáscaras esféricas (21, 22) presenta un taladro radial (24) y porque las líneas de alimentación (25, 26) están conducidas hacia los electrodos internos (211, 212) a través de al menos uno de los taladros radiales (24). 7.- Antena submarina de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizada porque cada elemento transductor electroacústico (17, 18) del al menos un hidrófono (10) está formado por una esfera hueca (20, 20) compuesta por dos semicáscaras esféricas (21, 22) con un aislamiento eléctrico (23) intercalado y porque las semicáscaras esféricas (21, 22) de cada esfera hueca (20, 20) están constituidas por material piezoeléctrico polarizado radialmente y están ocupadas sobre las superficies interior y exterior de las semicáscaras esféricas (21, 22), respectivamente, con un electrodo (211, 212, 221, 222). 8.- Antena submarina de acuerdo con la reivindicación 7, caracterizada porque las dos semicáscaras esféricas (21, 22) de cada esfera hueca (20, 20) están polarizadas en sentido opuesto, porque los dos electrodos internos (211, 221) están contactados entre sí en cada esfera hueca (20, 20), porque el electrodo exterior (212) está colocado sobre una semicáscara esférica (21) o una esfera hueca (20) y un electrodo exterior (222) está colocado sobre la semicáscara esférica (22) polarizada en sentido opuesto de la otra esfera hueca (20) en potencial cero y porque los dos electrodos exteriores (222, 212) restantes de las dos esferas huecas (20, 20) están conectados, respectivamente, en uno de los amplificadores de carga (12). 9.- Antena submarina de acuerdo con la reivindicación 7, caracterizada porque las dos semicáscaras esféricas (21, 22) de cada bola hueca (20, 20) están polarizadas en el mismo sentido, porque los electrodos exteriores (212, 222) de una de las esferas huecas (20) están colocados junto con los electrodos interiores (211, 221) de la otra esfera hueca (20) en potencial cero y porque los electrodos exteriores (212, 222) restantes de una de las esferas huecas (20) y los electrodos interiores (211, 221) restantes de la otra esfera hueca (20) están conectados, respectivamente, en uno de los amplificadores de carga (12). 10.- Antena submarina de acuerdo con la reivindicación 9, caracterizada porque los dos electrodos interiores (211, 221) de cada esfera hueca (20, 20) están conectados entre sí y se pueden contactar desde el exterior a través de una línea de conexión (25, 27) conducida a través de un taladro radial (24). 11.- Antena submarina de acuerdo con la reivindicación 7, caracterizada porque las dos semicáscaras esféricas (21, 22) de cada esfera hueca (20, 20) están polarizadas en el mismo sentido y porque los electrodos exteriores (212, 222) de las dos esferas huecas (20, 20) están colocados en potencial cero y los electrodos interiores (211, 221) de una de las esferas huecas (20) y los electrodos interiores (211, 221) de la otra esfera hueca (20) están conectados, respectivamente, en uno de los amplificadores de carga (12). 12.- Antena submarina de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 11, caracterizada porque el hidrófono (10) 6 E02027737 02-01-2012   está conectado en las entradas inversoras de los amplificadores de carga (12). 7 E02027737 02-01-2012   8 E02027737 02-01-2012   9 E02027737 02-01-2012   E02027737 02-01-2012

 

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